CN117536603B - 一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置及方法，涉及天然气开采技术领域，包括开采管，用于介质的流通；泡沫注入装置，安装于靠近气田井口处开采管的管体上，用于监测井内的水位及向井底的积水处注入泡沫剂进行泡沫排水；净化设备，整体呈筒型结构。本发明提供净化处理装置适用于常规天然气开采净化处理，也适用于通过泡沫排水后对天然气开采的净化处理，积液进入水净化组件后，通过离心分离及稀释中和后，可有效的对积水中的泡沫及残留的泡沫剂进行过滤净化，气体经过圆周运动呈螺旋结构的气体净化组件，可有效全面对天然气中存在的水气、颗粒物及杂质进行干燥净化。
Description
技术领域
本发明涉及天然气开采技术领域，具体为一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置。
背景技术
气田是富含天然气的地域，对于天然气的开采方法与原油开采方法类似，通过管体嵌入至气井内部天然气的气道处，通过泵体将气体由气井内进行抽取。
在天然气开采过程中，井底附近地层易产生积水，当积水多时，一方面造成气井内的压力过大，同时在气泵的负压下，天然气会与大量的积水一同通过开采管引入至泵体内，对泵体产生一定的负荷，严重的也会泵体的运行造成影响，对于气井内部积水过多的问题，市面上主要采用人工排水法、气体驱水法及化学排水法，基于化学排水法，多为泡沫排水，通过向井底注入泡沫剂，使得积水呈现泡沫化，从而降低积水的水位，同时积水中的泡沫会随积水一同通过采气管进行排出，在泡沫排出的过程中，采气管中流通的介质包含天然气及含有泡沫的积水，两者长时间一同流通过程中会降低天然气的热值，减少燃料的效率，同时对于气、液分离后的积水中也存在一定量的泡沫，也增加了积水排出后处理难度，基于上述，本发明提供一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，以解决上述背景技术中提出气井开采天然气通过泡沫排水后，对于天然气及积水的净化处理问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，包括：
开采管，用于介质的流通；
泡沫注入装置，安装于靠近气田井口处开采管的管体上，用于监测井内的水位及向井底的积水处注入泡沫剂进行泡沫排水；
净化设备，整体呈筒型结构，所述净化设备的进口和排口处分别设置有用于连接开采管及气泵的锥形罩，净化设备靠近于进口的顶侧设置有电机，所述净化设备底部与电机对应处设置有与净化设备内部连通的水处理装置，所述水处理装置内设置有水净化组件，所述净化设备的内部设置有传动设备和气体净化组件，所述传动设备通过设置的三组传动杆分别连接电机、水净化组件和气体净化组件，通过电机分别带动水净化组件和气体净化组件进行同步传动，气体净化组件包括两组用于传动支撑的连接架、两个呈对称螺旋交织结构的连接杆及连接于两个所述连接杆之间的过滤组件，两组所述连接杆的两端分别连接于两组所述连接架的传动端上，通过两组所述连接杆带动所述过滤组件呈螺旋渐变式转动，可全面接触直线流通的天然气，且通过过滤组件上设置的过滤净化机构进行多层过滤净化。
作为本发明的一种优选实施方式，所述传动设备包括传动箱及传动组件，所述传动组件安装于传动箱的内部，所述传动箱与净化设备进口对应的一端设置有锥形头，所述传动组件由锥形齿轮及传动齿轮组成，所述锥形齿轮与传动齿轮啮合连接，所述锥形齿轮顶部和底部分别与连接电机的传动杆及连接水净化组件的传动杆进行连接，所述传动齿轮与连接气体净化组件的传动杆进行连接。
作为本发明的一种优选实施方式，两组所述的连接架均由环套及按圆周分布于环套外壁上的固定支杆构成，所述固定支杆与净化设备的内壁固定，且固定支杆与净化设备进口对应的一端设置有条形锥形座，所述环套与连接气体净化组件的传动杆进行嵌合。
作为本发明的一种优选实施方式，所述水处理装置整体呈锥形罩体结构，所述净化设备的底部与水处理装置的对应处设置有带有围挡，且连通的流通口，所述水处理装置内部设置有过滤腔及反应腔。
作为本发明的一种优选实施方式，所述水净化组件包括过滤筒、载盘及搅拌桨，所述载盘通过侧壁上设置的多个按圆周分布的固定杆连接于过滤腔与反应腔之间，多个所述固定杆之间设置有流通间隙，所述过滤筒转动连接于载盘顶面上，且与流通口大小、位置对应，所述过滤筒内部底面的中心处与锥形齿轮底部的传动杆连接，所述过滤筒底面设置有贯穿载盘，且连接于反应腔内的轴杆，所述搅拌桨安装于轴杆上。
作为本发明的一种优选实施方式，所述过滤筒侧壁上分布有多个用于积水流通的滤孔，所述滤孔内设置有对颗粒物阻挡的滤网，所述滤网呈“米”字结构，所述过滤筒的内壁上及滤网上均设置有用于对积水中残留泡沫进行过滤的过滤棉。
作为本发明的一种优选实施方式，所述反应腔的侧壁上设置有稀释剂注入管，所述稀释剂注入管上安装有流量控制阀a，所述反应腔的内壁的顶侧及底侧分别设置有液位传感器，所述液位传感器包括位于顶侧用于排水监控的液位传感器a及位于底侧对稀释液注入控制的液位传感器b，所述反应腔底部设置有用于外排的电磁阀。
作为本发明的一种优选实施方式，所述过滤净化机构包括对天然气干燥的棉罩及对天然气净化的滤板，所述棉罩及滤板板面均呈波浪式结构，所述滤板两侧设置有对净化后天然气外排的网罩，所述滤板内部对称设置有两组呈中空结构的净化腔，两组所述的净化腔内呈线性设置有多组用于对天然气净化的架杆，多组所述架杆之间呈间隔式错位排布，多组所述架杆上均嵌套有填充活性炭颗粒的海绵套，所述滤板顶部的波峰和波谷处均线性设置有对天气然流通的通孔b。
作为本发明的一种优选实施方式，所述棉罩分别贴合于滤板的顶面及底面上，所述棉罩的波谷处设有用于滞留天然气中颗粒物的V字型间隙，所述棉罩的波谷及波峰处均线性设置有多个与通孔b对应通孔a，多个所述通孔a底部均连接有滤袋，所述滤袋呈锥形结构，且通过通孔b嵌入于滤板内部，所述滤袋上均匀分布有用于天然气流通的气孔。
作为本发明的一种优选实施方式，所述泡沫注入装置包括控制器、泡沫液储放罐及泡沫注入管，所述泡沫液储放罐通过设置的流量控制阀b与泡沫注入管连通，所述泡沫注入管通过贯穿开采管，且延伸于气井内部天然气气道处，所述泡沫注入管上设置有用于对气井内部积水液位监测的液位传感器c，所述流量控制阀a、流量控制阀b、液位传感器a、液位传感器b、液位传感器c及电机均与控制器连接，所述控制器内设置有自动化控制系统。
作为本发明的一种优选实施方式，所述自动化控制系统包含信号接收模块、数据存储模块及执行控制模块；信号接收模块，用于接收液位传感器a、液位传感器b及液位传感器c发送的水位监测信号；数据储存模块，用于存储流量控制阀a、流量控制阀b及电磁阀的流量标准参数值及电机的转动速率的标准参数值；执行控制模块，用于对流量控制阀a、流量控制阀b、电磁阀及电机的执行控制。
一种气田天然气开采用泡沫排水的净化方法，具体的方法包括如下，
S.积液监测：通过泡沫注入管上安装的液位传感器c对气井内部的积水水位进行实时监测；
S.净化处理：通过净化设备对开采管流通的介质进行分离，且分别对分离后的介质进行净化处理；
其中，如果气井内部积液过低，开采管流通的介质包含天然气和少量的水，水会通过净化设备底部的流通口进入水处理装置内，离心过滤后，通过液位传感器a进行水位监测并外排，此处的液位传感器b将不启用，气体将通过气体净化组件进行净化处理；
如果气井内部积液过多，到达液位传感器c后，控制器会打开流量控制阀b，定量泡沫剂会由泡沫液储放罐注入至泡沫注入管，直至气井底部，泡沫剂对积水进行泡沫化，从而降低积水水位，开采管流通介质包含天然气、较多的水及水反应产生的泡沫，水与泡沫会一同通过净化设备底部的流通口进入水处理装置内，通过离心分离，可将水中含有的泡沫附着于过滤筒内壁上的过滤棉及滤网的过滤棉上，水、沫分离后，液位传感器b将启用，注入定量的稀释剂且配合搅拌桨搅拌，将未反应完全的泡沫剂进行一定比例的稀释并与水一同外排，气体将通过气体净化组件进行净化处理；
S.气体统一汇集：过滤、净化后的天然气将通过气泵传输至集气管网进行流通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本净化处理装置适用于常规天然气开采净化处理，也适用于通过泡沫排水后对天然气开采的净化处理，本装置内设置有积液及气体的独立流道，积液进入水净化组件后，通过离心分离及稀释中和后，可有效的对积水中的泡沫及残留的泡沫剂进行过滤净化，气体部分会通过圆周运动呈螺旋结构的气体净化组件，对天然气中存在的水气、颗粒物及杂质进行干燥、过滤及净化，使得泵体传输的天然气处于干燥、纯净状态，在保证天然气热值的同时，也较大的降低了泵体因为负荷大，导致损坏的概率。
2、气体净化组件在对天然气净化过程中，通过传动箱上的锥形头及连接架上多组固定支架上设置的条形锥形座，可以将流通的天然气进行两次分流，同时通过多组固定支架上的条形锥形座进行多段式分流，使得分流的天然气可以均匀分布于位于过滤组件腔体内，通过圆周运动呈螺旋结构的气体净化组件可以确保了天然气与气体净化组件接触的均匀性及全面性，确保天然气的净化效果。
3、气体净化组件的棉罩及滤板顶面均呈波浪型结构，棉罩波浪形结构中的V字型间隙可以滞留进入棉罩波谷处天然气中含有的颗粒物，对于波峰处的天然气会通过连接于滤板内部的滤袋进行滞留，因此可以对天然气中的颗粒物进行全面清除，对于过滤后的天然气会通过滤板两侧排出，排出的过程中会与多组错位分布，且带有活性炭的海绵套进行接触，通过活性炭对天然气中存在的微小杂质进行吸附清除，实现对天然气净化的效果。
4、呈螺旋结构的气体净化组件，在转动过程中，会呈渐变式与直线流通的天然气进行多次接触，使得天然气会在气体净化组件上进行多次过滤及净化，确保了对天然气过滤、净化的彻底性。
附图说明
图1为本发明中的净化装置与气井连接图；
图2为本发明中的净化装置整体外观图；
图3为本发明中的净化装置内部结构图；
图4为本发明中的传动箱内部结构图；
图5为本发明中的水净化组件的整体拆分图；
图6为本发明图5中的A处放大图；
图7为本发明中的连接架结构图；
图8为本发明中的过滤组件整体拆分图；
图9为本发明图8中的B处放大图；
图10为本发明中的棉罩的整体外观图；
图11为本发明图10中的C处放大图；
图12为本发明中的自动化控制系统的控制流程图；
图13为本发明净化装置的净化方法流程图。
图中：1、开采管；
2、泡沫注入装置；201、泡沫注入管；
3、净化设备；
4、电机；
5、水处理装置；501、过滤筒；502、载盘；503、搅拌桨；504、液位传感器；505、稀释剂注入管；506、过滤棉；507、滤孔；508、滤网；
6、锥形罩；
7、气体净化组件；701、连接架；702、连接杆；703、过滤组件；704、固定支杆；705、环套；706、棉罩；707、滤板；708、V字型间隙；709、通孔a；710、网罩；711、通孔b，；12、架杆；713、滤袋；
8、传动箱；801、锥形齿轮；802、传动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：
一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，包括：
开采管1，用于介质的流通；
泡沫注入装置2，安装于靠近气田井口处开采管1的管体上，用于监测井内的水位及向井底的积水处注入泡沫剂进行泡沫排水；
净化设备3，整体呈筒型结构，净化设备3的进口和排口处分别设置有用于连接开采管1及气泵的锥形罩6；
其中，净化设备3靠近于进口的顶侧设置有电机4，净化设备3底部与电机4对应处设置有与净化设备3内部连通的水处理装置5，水处理装置5内设置有水净化组件，净化设备3的内部设置有传动设备和气体净化组件7；
传动设备通过设置的三组传动杆分别连接电机4、水净化组件和气体净化组件7，通过电机4分别带动水净化组件和气体净化组件7进行同步传动；
其中，气体净化组件7包括两组用于传动支撑的连接架701、两个呈对称螺旋交织结构的连接杆702及连接于两个连接杆702之间的过滤组件703；
两组连接杆702的两端分别连接于两组连接架701的传动端上，通过两组连接杆702带动过滤组件703呈螺旋渐变式转动，可全面接触直线流通的天然气，且通过过滤组件703上设置的过滤净化机构进行多层过滤净化；
结合图3及图4，为了实现水净化组件及气体净化组件7的同步运行，传动设备包括传动箱8及传动组件，传动组件安装于传动箱8的内部，传动箱8与净化设备3进口对应的一端设置有锥形头，传动组件由锥形齿轮801及传动齿轮802组成，锥形齿轮801与传动齿轮802啮合连接，锥形齿轮801顶部和底部分别与连接电机4的传动杆及连接水净化组件的传动杆进行连接，传动齿轮802与连接气体净化组件7的传动杆进行连接；
进一步说明的，电机4作为动力源，通过两个径向传动的锥形齿轮801及传动齿轮802，配合三组传动杆来分别实现水净化组件及气体净化组件7的同步传动，由于天然气进入净化设备3后，为了最大限度的减小传动箱8对天然气流动产生的阻力，在传动箱8相对于天然气进口处，设置锥形头，将流动的天然气进行分流，从而达到减小阻力的效果，也改变了天然气的流动路径；
如图3及图7所示，为了改变天然气的流通路径，实现天然气多段式流通效果，使得气体净化组件7可以全面与天然气接触，达到最佳的净化效果，两组的连接架701均由环套705及按圆周分布于环套705外壁上的固定支杆704构成，固定支杆704与净化设备3的内壁固定，且固定支杆704与净化设备3进口对应的一端设置有条形锥形座，环套705与连接气体净化组件7的传动杆进行嵌合；
上述内容中，天然气经过传动箱8的锥形头分流后，与固定支杆704上的条形锥形座接触后，从而进行二次分流，使得天然气可以由多个固定支杆704之间的间隙进行流通，使得气体净化组件7上的过滤组件703的边缘及中间部分部分可以与天然气进行充分接触，从而达到过滤组件703可以较为全面的对天然气进行过滤、净化，提高过滤、净化的效果，避免天然气流通路径固定，导致减少过滤组件703与天然气接触面积，同时环套705通过与传动齿轮802连接的传动杆嵌合，从而实现对气体净化组件7的整体传动；
如图2、图3及图5所示，为了实现对天然气一同流入的积水进行多段式净化，水处理装置5整体呈锥形结构，净化设备3的底部与水处理装置5的对应处设置有带有围挡，且连通的流通口，水处理装置5内部设置有过滤腔及反应腔，通过过滤腔及反应腔，对流入的积水进行分区处理；
其中，水处理装置5内部的水净化组件包括过滤筒501、载盘502及搅拌桨503，载盘502通过侧壁上设置的多个按圆周分布的固定杆连接于过滤腔与反应腔之间，多个固定杆之间设置有流通间隙，过滤筒501转动连接于载盘502顶面上，且与流通口大小、位置对应，过滤筒501内部底面的中心处与锥形齿轮801底部的传动杆连接，过滤筒501底面设置有贯穿载盘502，且连接于反应腔内的轴杆，搅拌桨503安装于轴杆上；
具体的，过滤腔主要是将积水中的泡沫进行清除，而反应腔是将水中残留的泡沫剂进行稀释处理，两个腔体之间通过载盘502连接于水处理装置5内壁上多个固定杆之间的间隙进行连通，为了实现同步传动，载盘502中心处设置有圆形孔，是实现对轴杆的贯穿，轴杆固定于过滤筒501底面的中心处，与传动齿轮802底部的传动杆位置对应，实现同心传动，搅拌桨503由两组呈锥形的桨片构成，对称安装于轴杆的外壁上，同时，搅拌桨503上设置有多条用于水流贯穿的孔体，可减小搅拌时，桨体与水流之间产生的阻力；
如图3、图5所示，为了达到泡沫与积水最佳的分离效果，过滤筒501侧壁上分布有多个用于积水流通的滤孔507，滤孔507内设置有对颗粒物阻挡的滤网508，滤网508呈“米”字结构，过滤筒501的内壁上及滤网508上均设置有用于对积水中残留泡沫进行过滤的过滤棉506；
基于过滤筒501对积水的过滤，进一步说明的，积水进入至过滤筒501后，在旋转产生离心力下，积水会由筒壁上多个滤孔507进行排出，水中含有的泡沫会与附着于过滤筒501内壁的过滤棉506上，同时，经过滤孔507的积水中含有的泡沫会滞留于“米”字型滤网508的过滤棉506上，从而确保了分离过滤的彻底性；
基于对积水中残留的泡沫液的处理，如图3所示，反应腔的侧壁上设置有稀释剂注入管505，稀释剂注入管505上安装有流量控制阀a，反应腔的内壁的顶侧及底侧分别设置有液位传感器504，液位传感器504包括位于顶侧用于排水监控的液位传感器a及位于底侧对稀释液注入控制的液位传感器b，反应腔底部设置有用于外排的电磁阀；
同时，如图1所示，泡沫注入装置2包括控制器、泡沫液储放罐及泡沫注入管201，泡沫液储放罐通过设置的流量控制阀b与泡沫注入管201连通，泡沫注入管201通过贯穿开采管1，且延伸于气井内部天然气气道处，泡沫注入管201上设置有用于对气井内部积水液位监测的液位传感器c，流量控制阀a、流量控制阀b、液位传感器a、液位传感器b、液位传感器c及电机4均与控制器连接；
具体说明的，对于积水中残留的泡沫液通过稀释液的稀释进行处理，根据气井内底部到达液位传感器c之间的距离，得出积液的总量，根据积液总量及需要达到安全水位所用的泡沫剂的计量，依据使用泡沫剂与水反应的效率值，得出残留，且溶于积水中的泡沫剂的计量，再结合反应腔内液位传感器a到液位传感器b之间储水量，即可得出稀释剂每次投放的计量，液位传感器b感应后，将注入定量的稀释剂，随着液位升高配合搅拌桨503的搅拌，将稀释积水中残留的泡沫剂，达到液位传感器a处时，反应腔底部的电磁阀打开，进行外排，达到液位传感器b时关闭电磁阀，继续注入定量的稀释剂，从而往复进行间断式外排，可以最大程度下清除积水中残留的泡沫剂；
如图8-图11所示，为了对天然气过滤、净化的全面性，天然气的过滤净化机构包括对天然气干燥的棉罩706及对天然气净化的滤板707，棉罩706及滤板707的板面均呈波浪式结构；
其中，参阅图10及图11，棉罩706分别贴合于滤板707的顶面及底面上，棉罩706的波谷处设有用于滞留天然气中颗粒物的V字型间隙708，棉罩706的波谷及波峰处均线性设置有多个与通孔b711对应通孔a709，多个通孔a709底部均连接有滤袋713，滤袋713呈锥形结构，且通过通孔b711嵌入于滤板707内部，滤袋713上均匀分布有用于天然气流通的气孔；
基于棉罩706进一步说明的，棉罩706主要对接触的天然气中存在的水气进行吸收，也通过对天然气进行引导至滤板707内进行净化处理，同时，在积水水位未达到泡沫排水时，开采管1内流通的介质主要为天然气，然而天然气中也包含了较小的颗粒物，当天然气与棉罩706接触后，颗粒物将滞留于V字型间隙708内，同时进入V字型间隙708内的天然气会通过波谷的通孔a709进入至滤板707内，其余的天然气会通过波峰的通孔a709进入至滤板707内，由波峰进入的天然气中残留的颗粒物会滞留于连通于滤板707内的滤袋713中，过滤后的天然气将由气孔流通至滤板707内部；
需要说明的，棉罩706及滤袋713的棉体内均填充有一定量的干燥剂粉末，增强对天然气干燥的效果；
参阅图8及图9，对滤板707两侧设置有对净化后天然气外排的网罩710，滤板707内部对称设置有两组呈中空结构的净化腔，两组所述的净化腔内呈线性设置有多组用于对天然气净化的架杆712，多组架杆712之间呈间隔式错位排布，多组架杆712上均嵌套有填充活性炭颗粒的海绵套，滤板707顶部的波峰和波谷处均线性设置有对天气然流通的通孔b711；
基于滤板707进一步说明的，空心的滤板707内设置有错位分布的呈十字结构的架杆712，流入滤板707借助旋转产生的作用力，天然气会向板体内部两侧流动，通过错位分布架杆712可以提高天然气与架杆712的接触，同时通过架杆712上带有活性炭颗粒的海绵套，可以清除天然气中含有的杂质，达到净化的效果，净化后的天然气在气体净化组件7螺旋转动的作用下，可以实现多次与过滤组件703进行接触，达到多次净化的效果，达到天然气过滤、净化的彻底性；
上述的控制器内设置有自动化控制系统；
自动化控制系统包含信号接收模块、数据存储模块及执行控制模块；
信号接收模块，用于接收液位传感器a、液位传感器b及液位传感器c发送的水位监测信号；
数据储存模块，用于存储流量控制阀a、流量控制阀b及电磁阀的流量标准参数值及电机4的转动速率的标准参数值；
执行控制模块，用于对流量控制阀a、流量控制阀b、电磁阀及电机4的执行控制；
基于自动化控制，本净化装置，通过流量控制阀及液位传感器，分别实现对气井内部积水自动化监控、自动化实施泡沫排水、水净化处理的自动化控制，在无需人为监控的同时，可以自主实现本净化装置中不同的工作需要，有效的实现了装置功能化及智能化；
综合上述，本装置基于天然气泡沫排水净化的具体方法包括如下，
S1.积液监测：通过泡沫注入管201上安装的液位传感器c对气井内部的积水水位进行实时监测；
S2.净化处理：通过净化设备3对开采管1流通的介质进行分离，且分别对分离后的介质进行净化处理；
其中，如果气井内部积液过低，开采管1流通的介质包含天然气和少量的水，水会通过净化设备3底部的流通口进入水处理装置5内，离心过滤后，通过液位传感器a进行水位监测并外排，此处的液位传感器b将不启用，气体将通过气体净化组件7进行净化处理；
如果气井内部积液过多，到达液位传感器c后，控制器会打开流量控制阀b，定量泡沫剂会由泡沫液储放罐注入至泡沫注入管201，直至气井底部，泡沫剂对积水进行泡沫化，从而降低积水水位，开采管1流通介质包含天然气、较多的水及水反应产生的泡沫，水与泡沫会一同通过净化设备3底部的流通口进入水处理装置5内，通过离心分离，可将水中含有的泡沫附着于过滤筒501内壁上的过滤棉506及滤网508的过滤棉506上，水、沫分离后，液位传感器b将启用，注入定量的稀释剂且配合搅拌桨503搅拌，将未反应完全的泡沫剂进行一定比例的稀释并与水一同外排，气体将通过气体净化组件7进行净化处理；
S3.气体统一汇集：过滤、净化后的天然气将通过气泵传输至集气管网进行流通。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于，包括：
开采管(1)，用于介质的流通；
泡沫注入装置(2)，安装于靠近气田井口处开采管(1)的管体上，用于监测井内的水位及向井底的积水处注入泡沫剂进行泡沫排水；
其中，泡沫注入装置(2)包括控制器、泡沫液储放罐及泡沫注入管(201)，所述泡沫液储放罐通过设置的流量控制阀b与泡沫注入管(201)连通，所述泡沫注入管(201)通过贯穿开采管(1)，且延伸于气井内部天然气气道处，所述泡沫注入管(201)上设置有用于对气井内部积水液位监测的液位传感器c，流量控制阀a、流量控制阀b、液位传感器a、液位传感器b、液位传感器c及电机(4)均与控制器连接，所述控制器内设置有自动化控制系统；
净化设备(3)，整体呈筒型结构，所述净化设备(3)的进口和排口处分别设置有用于连接开采管(1)及气泵的锥形罩(6)；
其中，净化设备(3)靠近于进口的顶侧设置有电机(4)，所述净化设备(3)底部与电机(4)对应处设置有与净化设备(3)内部连通的水处理装置(5)，所述水处理装置(5)内设置有水净化组件，所述净化设备(3)的内部设置有传动设备和气体净化组件(7)；
所述传动设备通过设置的三组传动杆分别连接电机(4)、水净化组件和气体净化组件(7)，通过电机(4)分别带动水净化组件和气体净化组件(7)进行同步传动；
其中，传动设备包括传动箱(8)及传动组件，所述传动组件安装于传动箱(8)的内部，所述传动箱(8)与净化设备(3)进口对应的一端设置有锥形头，所述传动组件由锥形齿轮(801)及传动齿轮(802)组成，所述锥形齿轮(801)与传动齿轮(802)啮合连接，所述锥形齿轮(801)顶部和底部分别与连接电机(4)的传动杆及连接水净化组件的传动杆进行连接，所述传动齿轮(802)与连接气体净化组件(7)的传动杆进行连接；
水净化组件包括过滤筒(501)、载盘(502)及搅拌桨(503)，所述载盘(502)通过侧壁上设置的多个按圆周分布的固定杆连接于过滤腔与反应腔之间，多个所述固定杆之间设置有流通间隙，所述过滤筒(501)转动连接于载盘(502)顶面上，且与流通口大小、位置对应，所述过滤筒(501)内部底面的中心处与锥形齿轮(801)底部的传动杆连接，所述过滤筒(501)底面设置有贯穿载盘(502)，且连接于反应腔内的轴杆，所述搅拌桨(503)安装于轴杆上；
气体净化组件(7)包括两组用于传动支撑的连接架(701)、两个呈对称螺旋交织结构的连接杆(702)及连接于两个所述连接杆(702)之间的过滤组件(703)；
两个所述连接杆(702)的两端分别连接于两组所述连接架(701)的传动端上，通过两个所述连接杆(702)带动所述过滤组件(703)呈螺旋渐变式转动，可全面接触直线流通的天然气，且通过过滤组件(703)上设置的过滤净化机构进行多层过滤净化。
2.根据权利要求1所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：两组所述的连接架(701)均由环套(705)及按圆周分布于环套(705)外壁上的固定支杆(704)构成，所述固定支杆(704)与净化设备(3)的内壁固定，且固定支杆(704)与净化设备(3)进口对应的一端设置有条形锥形座，所述环套(705)与连接气体净化组件(7)的传动杆进行嵌合。
3.根据权利要求1所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述水处理装置(5)整体呈锥形罩体结构，所述净化设备(3)的底部与水处理装置(5)的对应处设置有带有围挡，且连通的流通口，所述水处理装置(5)内部设置有过滤腔及反应腔。
4.根据权利要求1所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述过滤筒(501)侧壁上分布有多个用于积水流通的滤孔(507)，所述滤孔(507)内设置有对颗粒物阻挡的滤网(508)，所述滤网(508)呈“米”字结构，所述过滤筒(501)的内壁上及滤网(508)上均设置有用于对积水中残留泡沫进行过滤的过滤棉(506)。
5.根据权利要求3所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述反应腔的侧壁上设置有稀释剂注入管(505)，所述稀释剂注入管(505)上安装有流量控制阀a，所述反应腔的内壁的顶侧及底侧分别设置有液位传感器(504)，所述液位传感器(504)包括位于顶侧用于排水监控的液位传感器a及位于底侧对稀释液注入控制的液位传感器b，所述反应腔底部设置有用于外排的电磁阀。
6.根据权利要求1所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述过滤净化机构包括对天然气干燥的棉罩(706)及对天然气净化的滤板(707)，所述棉罩(706)及滤板(707)板面均呈波浪式结构，所述滤板(707)两侧设置有对净化后天然气外排的网罩(710)，所述滤板(707)内部对称设置有两组呈中空结构的净化腔，两组所述的净化腔内呈线性设置有多组用于对天然气净化的架杆(712)，多组所述架杆(712)之间呈间隔式错位排布，多组所述架杆(712)上均嵌套有填充活性炭颗粒的海绵套，所述滤板(707)顶部的波峰和波谷处均线性设置有对天气然流通的通孔b(711)。
7.根据权利要求6所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述棉罩(706)分别贴合于滤板(707)的顶面及底面上，所述棉罩(706)的波谷处设有用于滞留天然气中颗粒物的V字型间隙(708)，所述棉罩(706)的波谷及波峰处均线性设置有多个与通孔b(711)对应通孔a(709)，多个所述通孔a(709)底部均连接有滤袋(713)，所述滤袋(713)呈锥形结构，且通过通孔b(711)嵌入于滤板(707)内部，所述滤袋(713)上均匀分布有用于天然气流通的气孔。
8.根据权利要求1所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置，其特征在于：所述自动化控制系统包含信号接收模块、数据存储模块及执行控制模块；
信号接收模块，用于接收液位传感器a、液位传感器b及液位传感器c发送的水位监测信号；
数据储存模块，用于存储流量控制阀a、流量控制阀b及电磁阀的流量标准参数值及电机(4)的转动速率的标准参数值；
执行控制模块，用于对流量控制阀a、流量控制阀b、电磁阀及电机(4)的执行控制。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种基于气田天然气开采用泡沫排水的净化装置实现净化的方法，其特征在于：具体的方法包括如下，
S1.积液监测：通过泡沫注入管(201)上安装的液位传感器c对气井内部的积水水位进行实时监测；
S2.净化处理：通过净化设备(3)对开采管(1)流通的介质进行分离，且分别对分离后的介质进行净化处理；
其中，如果气井内部积液过低，开采管(1)流通的介质包含天然气和少量的水，水会通过净化设备(3)底部的流通口进入水处理装置(5)内，离心过滤后，通过液位传感器a进行水位监测并外排，此处的液位传感器b将不启用，气体将通过气体净化组件(7)进行净化处理；
如果气井内部积液过多，到达液位传感器c后，控制器会打开流量控制阀b，定量泡沫剂会由泡沫液储放罐注入至泡沫注入管(201)，直至气井底部，泡沫剂对积水进行泡沫化，从而降低积水水位，开采管(1)流通介质包含天然气、较多的水及水反应产生的泡沫，水与泡沫会一同通过净化设备(3)底部的流通口进入水处理装置(5)内，通过离心分离，可将水中含有的泡沫附着于过滤筒(501)内壁上的过滤棉(506)及滤网(508)的过滤棉(506)上，水、沫分离后，液位传感器b将启用，注入定量的稀释剂且配合搅拌桨(503)搅拌，将未反应完全的泡沫剂进行一定比例的稀释并与水一同外排，气体将通过气体净化组件(7)进行净化处理；
S3.气体统一汇集：过滤、净化后的天然气将通过气泵传输至集气管网进行流通。
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| CN112081557A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-12-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 排水采气管柱 |
| CN212535624U (zh) * | 2021-01-11 | 2021-02-12 | 西南石油大学 | 一种泡沫排水采气装置 |
| CN214886986U (zh) * | 2021-01-25 | 2021-11-26 | 陈冬梅 | 一种天然气生产设备 |
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